co4nbtao9中磁电量子序间耦合效应研究【字数：8871】
伴随着信息社会的到来，智能材料迎来了飞速的发展，作为智能材料的典型代表，磁性材料逐渐成为了人们关注的焦点。此类材料不仅兼具磁性及电极化，并且能磁电耦合，为下一代存储器件的设计提供更多可能性。本文，我们通过研究多晶材料Co4NbTaO9的磁性、介电以及磁电性质，发现该材料的介电峰值和热释电峰值均出现在反铁磁相变点（23.6 K）附近，并且随着外磁场的增加介电峰值和热释电峰值也随之增加。我们对热释电流进行积分，发现当该化合物在20 kOe的磁场下逐渐降温时，在磁有序温度以下产生了一个显著的电极化。此外，随着外加磁场的增加，电极化单调递增。当同时对该材料施加磁场和电场时，该材料具有典型的反铁磁性和线性磁电响应，这表明可以通过畴效应来解释其磁电耦合性能。
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2 磁电耦合材料 2
1.3 本论文研究目的、意义和安排 3
1.4参考文献 3
第二章 材料的制备与表征 4
2.1 样品的制备 4
2.1.1 固相反应烧结法 4
2.2 结构表征 4
2.2.1 X射线衍射 5
2.2.2 扫描电子显微镜 5
2.3 基本物性测量 6
2.3.1 磁性表征 6
2.3.2 介电常数测量 7
2.3.3 热释电测量 7
第三章Co4NbTaO9中磁电量子序间耦合效应研究 8
3.1 引言 8
3.2 实验方法 9
3.3 实验结果及讨论 9
3.4 总结 13
3.5 参考文献 13
第四章 总结与展望 16
致 谢 17
第一章 绪论
1.1引言
作为电子功能材料的关键组成部分，多铁材料已经成为现代工业体系以及科学技术发展的支撑性材料之一。多铁材料种类繁多，广泛应用于通信、自动化、机器仪表仪器、广播电视、计算机、数码电子以及生物医药等诸多领域。庞大的产品种类覆盖了大部分电子、电器，比如各类变压器、电感器、滤波器、磁头及磁盘，各类磁体以及换能器等。现代电子器件的飞速 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
更新换代使得具有更多功能、更大发展潜力的材料成为了目前迫切的需求。
磁性材料的应用面极广，在信息储存领域更是占据着主导地位，其在存储技术方面的发展应用更是产生了诸如“自旋电子学”等多种新兴学科[1]。磁电耦合材料将具有电绝缘的铁电/压电材料以及导电的磁性材料两个独立领域的对立特性兼容在一起，使得铁电、（反）铁磁、铁弹等性质两种或两种以上有序共存，并且多种参量之间相互耦合从而产生新的性质，（铁电、铁磁以及铁弹之间的关系如图1.1所示）比如，将铁电/压电与磁性进行耦合产生新的磁电耦合效应[2]，也就是说新产生的材料在外加磁场的情况下产生电极化，或者对其外加电场的情况下该材料会产生电极化[3]。
图1.1 多铁材料中铁电、铁磁和铁弹转换关系示意图
多铁材料会产生自发极化序和自旋序（一般指在超低温的情况下）[4]，并且多种序之间可以相互耦合，比如最常见的铁电与铁磁产生相互耦合即磁电耦合[5]。多铁材料在外加磁场（H）中可以诱发产生电极化（P），反之在外加电场（E）的条件下产生相应的磁化（M）现象，如果其相应的变化关系呈线性的话则称之为线性磁电效应（Magnetoelectric effect），如图1.2（右）所示即为上述关系的转化[6]。
图1.2 固体中各效应之间的耦合示意图[7]；多铁材料中磁性和电性的耦合效应示意图[8]
1.2 磁电耦合材料
早在1888年科学家R?ntgen在处于电场中运动的介质中发现磁化的现象 [9]，并在17年后有科学家证实了其中的逆效应，即在外加磁场中运动的介质会产生电极化[10]。随后，P . Curie就提出对称性原理，提出固体材料中电学性质和磁学性质存在的内在关联，将运动的介质转为非运动的介质而上述的现象依然存在[11]。直到1926年Debye首次定义“magnetoelectric”这个词，磁电效应的相关理念才逐渐形成并被广泛接受[12]。上世纪50年代末，前苏联科学家Landau和Lifshitz揭示线性磁电耦合材料理论上不可或缺的条件即：时间反演对称性破缺产生磁性以及空间反演对称性的破缺产生电性[13]。至此磁电效应的理论基础彻底建立并在今后的几十年里陆续证明了八十多种材料的磁电效应[14]。1973年科学家Wood和Austin指出磁电效应在多态内存、电控铁磁共振等方面的十五种潜在用途[15]，磁电效应的发展正式达到高潮，多家重要学术杂志先后对其进行了专题报道,并将其列为研究热点[16]。
伴随着信息化的快速发展，信息无障碍交流更是导致科技的高速发展，各个国家也将部分科研力量集中放到与磁电材料相关的信息存储以及信息处理技术上面。磁电耦合材料在信息存储上面的巨大潜力逐渐得到发展扩展，其在磁控电以及电控磁上面的极大优势使得该类材料满足未来信息技术发展的要求，在未来信息发展的时代潮流中必将迅速发展并且成为可以研究领域的热点。
1.3 本论文研究目的、意义和安排
磁电耦合材料优秀的物理化学性质值得我们未来去深入研究，多晶材料Co4NbTaO9在磁性、介电以及磁电耦合等方面优秀的性质使得该材料具有广泛的研究意义。本文所进行的理论研究希望对将来该材料由理论走向实践有一定的借鉴意义。
本文的论述分以下几个部分：
第一章 绪论；
第二章 多晶材料的制备和表征；
第三章Co4NbTaO9中磁电量子序间耦合效应研究；
第四章 总结与展望；
第五章 致谢。
1.4参考文献
[1] Astrov D N . Sov Phys — JETP , 1960 , 11:708
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2 磁电耦合材料 2
1.3 本论文研究目的、意义和安排 3
1.4参考文献 3
第二章 材料的制备与表征 4
2.1 样品的制备 4
2.1.1 固相反应烧结法 4
2.2 结构表征 4
2.2.1 X射线衍射 5
2.2.2 扫描电子显微镜 5
2.3 基本物性测量 6
2.3.1 磁性表征 6
2.3.2 介电常数测量 7
2.3.3 热释电测量 7
第三章Co4NbTaO9中磁电量子序间耦合效应研究 8
3.1 引言 8
3.2 实验方法 9
3.3 实验结果及讨论 9
3.4 总结 13
3.5 参考文献 13
第四章 总结与展望 16
致 谢 17
第一章 绪论
1.1引言
作为电子功能材料的关键组成部分，多铁材料已经成为现代工业体系以及科学技术发展的支撑性材料之一。多铁材料种类繁多，广泛应用于通信、自动化、机器仪表仪器、广播电视、计算机、数码电子以及生物医药等诸多领域。庞大的产品种类覆盖了大部分电子、电器，比如各类变压器、电感器、滤波器、磁头及磁盘，各类磁体以及换能器等。现代电子器件的飞速 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
更新换代使得具有更多功能、更大发展潜力的材料成为了目前迫切的需求。
磁性材料的应用面极广，在信息储存领域更是占据着主导地位，其在存储技术方面的发展应用更是产生了诸如“自旋电子学”等多种新兴学科[1]。磁电耦合材料将具有电绝缘的铁电/压电材料以及导电的磁性材料两个独立领域的对立特性兼容在一起，使得铁电、（反）铁磁、铁弹等性质两种或两种以上有序共存，并且多种参量之间相互耦合从而产生新的性质，（铁电、铁磁以及铁弹之间的关系如图1.1所示）比如，将铁电/压电与磁性进行耦合产生新的磁电耦合效应[2]，也就是说新产生的材料在外加磁场的情况下产生电极化，或者对其外加电场的情况下该材料会产生电极化[3]。
图1.1 多铁材料中铁电、铁磁和铁弹转换关系示意图
多铁材料会产生自发极化序和自旋序（一般指在超低温的情况下）[4]，并且多种序之间可以相互耦合，比如最常见的铁电与铁磁产生相互耦合即磁电耦合[5]。多铁材料在外加磁场（H）中可以诱发产生电极化（P），反之在外加电场（E）的条件下产生相应的磁化（M）现象，如果其相应的变化关系呈线性的话则称之为线性磁电效应（Magnetoelectric effect），如图1.2（右）所示即为上述关系的转化[6]。
图1.2 固体中各效应之间的耦合示意图[7]；多铁材料中磁性和电性的耦合效应示意图[8]
1.2 磁电耦合材料
早在1888年科学家R?ntgen在处于电场中运动的介质中发现磁化的现象 [9]，并在17年后有科学家证实了其中的逆效应，即在外加磁场中运动的介质会产生电极化[10]。随后，P . Curie就提出对称性原理，提出固体材料中电学性质和磁学性质存在的内在关联，将运动的介质转为非运动的介质而上述的现象依然存在[11]。直到1926年Debye首次定义“magnetoelectric”这个词，磁电效应的相关理念才逐渐形成并被广泛接受[12]。上世纪50年代末，前苏联科学家Landau和Lifshitz揭示线性磁电耦合材料理论上不可或缺的条件即：时间反演对称性破缺产生磁性以及空间反演对称性的破缺产生电性[13]。至此磁电效应的理论基础彻底建立并在今后的几十年里陆续证明了八十多种材料的磁电效应[14]。1973年科学家Wood和Austin指出磁电效应在多态内存、电控铁磁共振等方面的十五种潜在用途[15]，磁电效应的发展正式达到高潮，多家重要学术杂志先后对其进行了专题报道,并将其列为研究热点[16]。
伴随着信息化的快速发展，信息无障碍交流更是导致科技的高速发展，各个国家也将部分科研力量集中放到与磁电材料相关的信息存储以及信息处理技术上面。磁电耦合材料在信息存储上面的巨大潜力逐渐得到发展扩展，其在磁控电以及电控磁上面的极大优势使得该类材料满足未来信息技术发展的要求，在未来信息发展的时代潮流中必将迅速发展并且成为可以研究领域的热点。
1.3 本论文研究目的、意义和安排
磁电耦合材料优秀的物理化学性质值得我们未来去深入研究，多晶材料Co4NbTaO9在磁性、介电以及磁电耦合等方面优秀的性质使得该材料具有广泛的研究意义。本文所进行的理论研究希望对将来该材料由理论走向实践有一定的借鉴意义。
本文的论述分以下几个部分：
第一章 绪论；
第二章 多晶材料的制备和表征；
第三章Co4NbTaO9中磁电量子序间耦合效应研究；
第四章 总结与展望；
第五章 致谢。
1.4参考文献
[1] Astrov D N . Sov Phys — JETP , 1960 , 11:708
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